- •Предисловие
- •Общие методические указания
- •Литература
- •Рабочая программа
- •Введение
- •Физические основы механики
- •Основы молекулярной физики и термодинамики.
- •Электростатика
- •Постоянный электрический ток
- •Электромагнетизм
- •Колебания и волны
- •Волновая оптика
- •Квантовая природа излучения
- •Элементы атомной физики и квантовой механики
- •Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
- •Элементы физики твердого тела
- •Сведения о приближенных вычислениях
- •Примерная схема решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Ответы к задачам для самостоятельного решения
- •Учебные материалы по разделам курса физики
- •1.Физические основы механики пояснения к рабочей программе
- •Основные законы и формулы
- •Примеры решения задач
- •Контрольная работа № 1
- •II. Основы молекулярной физики и термодинамики пояснения к рабочей программе
- •Основные законы и формулы
- •Примеры решения задач
- •III. Электростатика. Постоянный ток пояснения к рабочей программе
- •Основные законы и формулы
- •Примеры решения задач
- •Контрольная работа №.3 (2)
- •IV. Электромагнетизм. Колебания и волны
- •V. Волновая оптика. Квантовая природа излучения
- •VI. Элементы атомной и ядерной физики и физики
II. Основы молекулярной физики и термодинамики пояснения к рабочей программе
Приступая к изучению раздела «Основы молекулярной физик и термодинамики», студенты должны уяснить, что существуют два качественно различных и взаимодополняющих метода исследований физических свойств макроскопических систем- статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический. Молекулярно-кинетический метод исследования лежит в основе молекулярной физик термодинамический - в основе термодинамики. Молекулярно-кинетическая теория является важнейшей теорией, которая позволяет единой точки зрения рассмотреть самые различные явления во все состояниях вещества, вскрыть физическую сущность этих явлений и теоретическим путем вывести многочисленные закономерности, открытые экспериментально и имеющие большое практическое значение.
При изучении молекулярно-кинетической теории следует уяснить, что свойства огромной совокупности молекул отличны от свойств каждой отдельной молекулы и свойства макроскопической системы конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и средними значениями кинематических характеристик частиц, т. е. их скоростей, энергий и т. д.
В отличие от молекулярно-кинетической теории термодинамика не изучает конкретно молекулярные взаимодействия, происходящие с отдельными атомами или молекулами, а рассматривает взаимопревращения и связь различных видов энергии, теплоты и работы. Термодинамика базируется на двух опытных законах (началах), которые позволяют описывать физические явления, связанные с превращением энергии макроскопическим путем.
При изучении основ термодинамики студент должен четко усвоить такие понятия, как термодинамическая система, термодинамические параметры (параметры состояния), равновесное состояние, уравнение состояния, термодинамический процесс, внутренняя энергия, энтропия и т. д.
Контрольная работа № 2 построена таким образом, что она дает возможность проверить знания студентов по основным вопросам данного раздела.
В задачах на тему «Основы молекулярно-кинетической теории» внимание уделено таким вопросам программы, как уравнение Клапейрона-Менделеева, уравнение молекулярно-кинетической теории, средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекул, средняя длина свободного пробега и среднее число соударений, явления переноса.
Задачи по теме «Основы термодинамики» охватывают такие важные соотношения и понятия, как первое начало термодинамики, внутренняя энергия, работа при различных изопроцессах и адиабатном процессе. Включены также задачи, которые позволяют изучить и понять такие вопросы, как второе начало термодинамики и энтропия идеального газа, являющаяся в отличие от количества теплоты функцией состояния. В работе представлены задачи на определение КПД цикла Карно, изменение энтропии, на уравнение Ван-дер-Ваальса, которое объясняет отличие свойств реальных газов от идеальных.
Основные законы и формулы
Количество вещества
; илиm/M
Уравнение Клапейрона — Менделеева (уравнение состояния идеального газа)
Закон Дальтона
Концентрация молекул
Уравнение молекулярно-кинетической теории газов
Средняя кинетическая энергия молекулы
Внутренняя энергия идеального газа
Скорости молекул:
средняя квадратичная
средняя арифметическая
наиболее вероятная
Средняя длина свободного пробега молекулы
Среднее число соударений молекулы за 1 с
Распределение молекул в потенциальном поле сил (распределение Больцмана)
Барометрическая формула
Уравнение диффузии (закон Фика)
Сила внутреннего трения в жидкости и газе
Уравнение теплопроводности
Коэффициент диффузии
Коэффициент внутреннего трения (динамическая вязкость)
Коэффициент теплопроводности
Уравнение Майера
Теплоемкость молярная:
Изохорная
;
Изобарная
;
Первое начало термодинамикки
Q=∆U+A
Здесь ∆U=;A=p∆V
Работа расширения газа при: изобарном процессе
A=p(V2-V1)=(m/M)R(T2-T1)
изотермическом процессе
адиабатном процессе
Уравнения Пуассона, связывающие параметры
идеального газа при адиабатном процессе
;
Коэффициент полезного действия цикла Карно
Изменение энтропии
Уравнение Ван-дер-Ваальса
Критические параметры
;
Собственный объем молекулы